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第1章 钽铌酸钾类晶体生长 1

1.1 晶体生长方法 1

1.1.1 溶液法 1

1.1.2 熔融法 3

1.1.3 气相法 6

1.2 KTN晶体的生长 6

1.2.1 KTN系晶体的生长合成相图 6

1.2.2 熔体提拉法晶体生长 8

1.3 KLTN晶体的生长 10

1.3.1 TSSG法生长KLTN单晶 10

1.3.2 KLTN晶体的内应力释放与单畴化处理 12

1.4 KNTN晶体的生长 13

1.4.1 KNTN晶体的原料合成 13

1.4.2 顶部籽晶助溶剂法生长KNTN晶体 14

1.4.3 氧空位对KNTN生长的影响 15

1.5 KNN晶体的生长 16

1.5.1 提拉法生长KNN晶体 16

1.5.2 KNN晶体的组分和分凝 18

1.5.3 KNN晶体形貌研究 19

1.6 生长工艺对晶体生长的影响 22

参考文献 24

第2章 KTN晶体的物理与电光性能 25

2.1 KTN晶体的第一性原理研究 25

2.1.1 第一性原理简介 25

2.1.2 KTN几何结构优化 28

2.1.3 KTN晶体电子结构 30

2.1.4 KTN晶体的光学性质 36

2.2 KTN晶体线性电光性能 41

2.2.1 双折射方法测量KTN晶体的γ13和γ33 41

2.2.2 半波电压法测量KTN晶体的有效电光系数γc 42

2.2.3 交流电压测试法测量KTN晶体的切向线性电光系数γ51 43

2.3 KTN晶体的二次电光性能 45

2.3.1 二次电光效应 45

2.3.2 KTN晶体的二次电光系数 49

参考文献 53

第3章 居里温度附近KTN临界特性 55

3.1 居里温度附近KTN晶体的极化演变特性 55

3.1.1 KTN晶体居里温度以上介电弛豫 55

3.1.2 KTN晶体居里温度以下异常双电滞回线 57

3.1.3 KTN晶体四方相中双电滞回线物理机制 59

3.1.4 KTN晶体居里温度附近极化演变过程表征 60

3.2 PNRS对KTN晶体电光性能的影响 63

3.2.1 KTN中PNRs对电光效应贡献物理机制 63

3.2.2 KTN居里温度附近电光效应温度响应特性 64

3.2.3 KTN居里温度附近电光效应频率响应特性 67

3.3 KTN晶体中PNRS增强临界机电耦合特性 72

3.3.1 KTN居里温度附近巨电致伸缩性能 72

3.3.2 KTN居里温度附近机电耦合共振 74

3.3.3 KTN居里温度附近巨电致伸缩效应物理机制 77

3.4 KTN晶体中极性纳米微区非随机取向特性 78

3.4.1 KTN晶体居里温度以上的折射率各向异性 79

3.4.2 KTN中极性纳米微区各向异性取向机理 84

参考文献 86

第4章 KLTN晶体基本性能及相变 87

4.1 KLTN晶体的基本物理性质 87

4.1.1 KLTN晶体的结构演变 87

4.1.2 KLTN晶体折射率色散 90

4.1.3 KLTN晶体的光谱特性 95

4.2 KLTN晶体的介电性质 98

4.2.1 KLTN晶体介电行为 99

4.2.2 KLTN晶体的介电弛豫性质 110

4.2.3 KLTN晶体的介电可调谐特性 111

4.2.4 KLTN晶体介电参数空间分布 114

4.3 KLTN晶体的热释电性质 116

4.3.1 自发极化随温度及组分变化规律 117

4.3.2 掺杂对热释电效应的优化及分析 119

4.4 KLTN晶体的热膨胀性质 120

4.4.1 热膨胀形变与零极化温度 121

4.4.2 热膨胀形变的取向特性 125

4.4.3 热膨胀的结构相变 127

4.4.4 自发极化强度与动态极化强度 129

4.5 KLTN晶体的相变特性 131

4.5.1 KLTN晶体的组分相图 131

4.5.2 KLTN晶体的相变机制 132

参考文献 134

第5章 无铅KLTN晶体压电与铁电性能 135

5.1 无铅压电晶体研究进展 135

5.2 压电性能测量原理与方法 136

5.2.1 压电参数测量方法 136

5.2.2 压电振子 136

5.3 无铅KLTN晶体的压电性能 137

5.3.1 横向长度振动模式 137

5.3.2 厚度伸缩振动模式 139

5.3.3 纵向长度伸缩振动模式 140

5.3.4 厚度切变振动模式 141

5.3.5 KLTN晶体压电参数空间分布 142

5.3.6 压电性能的优化 144

5.4 无铅晶体KLTN的铁电性能 146

5.4.1 铁电参数测量方法 146

5.4.2 无铅晶体KLTN的偶极取向特性 147

5.4.3 组分和掺杂对剩余极化和矫顽场的影响 149

5.4.4 无铅晶体KLTN的自发极化特性及机理分析 152

5.5 无铅晶体KLTN的电致伸缩特性 153

5.5.1 电致伸缩效应的概念 153

5.5.2 电致伸缩系数的测量方法 154

5.5.3 无铅晶体KLTN的电致伸缩性能 155

参考文献 158

第6章 KLTN晶体的电光性能 159

6.1 KLTN的线性电光效应 159

6.1.1 有效电光系数γc的频率依赖特性 159

6.1.2 γ13和γ33的频率依赖特性及压电修正 163

6.1.3 切向线性电光系数γ51及机理分析 167

6.1.4 KLTN晶体电光系数的空间分布 169

6.2 顺电相KLTN的二次电光性能 172

6.3 KLTN晶体基于二次电光效应的光折变性能 175

6.3.1 光折变特征参量 175

6.3.2 二波耦合原理与实验光路 176

6.3.3 KLTN的电控光折变性能 177

6.4 基于KLTN晶体二次电光效应的空间光孤子 183

6.4.1 亮空间光孤子 183

6.4.2 全息空间光孤子 188

参考文献 190

第7章 基于顺电相KLTN晶体的电控全息器件 192

7.1 基于KLTN晶体电控全息光开关 192

7.1.1 光开关原理 192

7.1.2 光开关实施方案 193

7.1.3 多波长选择功能光开关 194

7.2 基于KLTN晶体电控全息衍射分束器 201

7.2.1 电控二次电光效应Bragg衍射分束器 201

7.2.2 电控全息Raman-Nath衍射分束器 204

7.3 基于KLTN晶体的电控全息图像处理 210

7.4 基于KTN晶体的可变折射率梯度器件 212

7.4.1 梯度电光系数KTN晶体的设计 213

7.4.2 晶体等径生长理论 215

7.4.3 等径KTN、KNN晶体性能表征 218

7.4.4 组分梯度KTN晶体的组分与电光系数分布 219

7.4.5 基于梯度电光系数KTN晶体的电光偏转应用 222

参考文献 223

第8章 KLTN晶体上转换发光性质 224

8.1 掺铒KLTN晶体的吸收光谱特性 224

8.1.1 吸收光谱 224

8.1.2 光谱参数计算 226

8.2 掺铒及铒镱双掺KLTN晶体上转换发光 229

8.2.1 800nm激光激发上转换发光性能 229

8.2.2 980nm激光激发上转换发光性能 235

8.3 掺铒及铒镱双掺KLTN陶瓷 240

8.3.1 Er3＋掺杂及Er3＋/Yb3＋双掺KLTN陶瓷制备及表征 241

8.3.2 Er3＋掺杂及Er3＋/Yb3＋双掺KLTN陶瓷的发光性能 245

8.3.3 稀土离子在KLTN晶格中的占位 251

参考文献 252

第9章 新型光电功能材料KNTN 253

9.1 KNTN晶体的结构优化和光学性质 253

9.1.1 KNTN的几何结构优化（晶体与表面） 253

9.1.2 KNTN晶体与表面的电子结构 254

9.1.3 KNTN晶体与表面的光学性质 256

9.1.4 KNTN陶瓷的结构与基本性质 259

9.2 KNTN单晶的基本结构 265

9.3 KNTN晶体的电学性能 265

9.3.1 KNTN晶体的介电性质 265

9.3.2 压电常数 268

9.3.3 铁电性质 270

9.3.4 KNTN陶瓷的压电性能及磁电耦合特性 270

9.3.5 KNLTN陶瓷多型相变附近的压电性能 276

9.4 KNTN晶体的光学性质 277

9.4.1 KNTN晶体的折射率色散 277

9.4.2 KNTN晶体的吸收光谱 279

9.5 KNTN晶体的电光性能及其应用 280

9.5.1 KNTN晶体线性电光系数 280

9.5.2 KNTN晶体二次电光系数 281

参考文献 285

第10章 KNN单晶性能研究 286

10.1 KNN晶体的相结构 286

10.2 KNN单晶电学性能 287

10.2.1 KNN晶体的介电性能 288

10.2.2 KNN晶体的铁电性能 290

10.2.3 KNN晶体基本压电性能 293

10.2.4 KNN晶体的全矩阵参数 294

10.3 KNN晶体的压电常数演变 301

10.3.1 KNN单晶压电性能的演变 301

10.3.2 KNN单晶极化前自发极化变化机制 303

10.3.3 KNN单晶电畴结构的表征 305

10.3.4 KNN晶体的大应变研究 308

10.4 KNN晶体的巨压电性能 313

10.4.1 K0.40Na0.60NbO3晶体的压电和介电性能的研究 314

10.4.2 内应力对电畴和结构影响的研究 315

参考文献 320